La importancia del tratamiento con soldadura

El tratamiento de soldaduras va más allá de los simples procesos de soldadura: es un componente fundamental para la longevidad de los equipos, ya que alivia las tensiones internas, refina las estructuras metálicas y mejora las propiedades mecánicas, lo que se traduce en una mayor confiabilidad y un mejor rendimiento.

La regulación de la temperatura es de vital importancia para lograr resultados óptimos. Sin ella, un templado excesivo puede comprometer la resistencia y la dureza del metal, mientras que un templado insuficiente podría provocar tensiones residuales más elevadas, deformaciones y cambios metalúrgicos no deseados.

Precaliente

El precalentamiento es la práctica de aplicar calor controlado a las piezas metálicas antes de la soldadura, por ejemplo, mediante llama abierta, soplete de gas o bobina de calentamiento por resistencia eléctrica. También pueden existir otras fuentes que ofrezcan este servicio.

El precalentamiento ayuda a prevenir las grietas en frío al reducir la velocidad de enfriamiento de los baños de soldadura y del metal base circundante, además de eliminar la humedad y el hidrógeno que, de lo contrario, podrían contribuir a la formación de grietas, redistribuir las tensiones de solidificación de manera más uniforme y eliminar cualquier rastro de humedad o hidrógeno que pudiera contribuir a la formación de grietas en frío en las soldaduras.

Muchos procedimientos de soldadura requieren establecer una temperatura inicial de precalentamiento que se adapte a un metal base, un proceso de soldadura y un espesor de sección específicos. Mantener esta temperatura durante la soldadura es clave para producir soldaduras con estructuras metálicas dúctiles y evitar el agrietamiento por hidrógeno.

Muchas aleaciones, como los aceros de endurecimiento por precipitación, requieren un tratamiento térmico posterior a la soldadura para recuperar sus propiedades originales. Esto puede implicar un recocido de solución o un envejecimiento artificial; otros materiales pueden requerir únicamente tratamientos de normalización después de la soldadura; el tipo de tratamiento se determina según los requisitos de las normas, las propiedades del material y las condiciones de servicio.

Interpass

El control de la temperatura durante la soldadura entre pasadas ayuda a prevenir la formación de grietas y a mejorar la calidad de la soldadura, ya que garantiza temperaturas uniformes en toda la zona de soldadura y cercanas a la temperatura de precalentamiento. En algunos casos, esto puede requerir el uso de un soplete especial con una punta tipo «rosebud» ajustable para lograr una distribución óptima de la llama.

Las especificaciones típicas de los procedimientos de soldadura indican las temperaturas mínimas entre pasadas y los requisitos correspondientes, que varían según el espesor de la pieza soldada; estos parámetros pueden controlarse mediante pirómetros digitales o lápices indicadores de temperatura, como el Tempilstik(r).

Mantener una temperatura constante entre pasadas ayudará a minimizar las grietas en frío al acelerar la difusión del hidrógeno fuera del cordón de soldadura, y también permitirá que la aleación pase de la austenita a la ferrita más fácilmente entre pasadas de soldadura, lo que mejora la tenacidad de la soldadura y, al mismo tiempo, podría reducir los requisitos del tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para las aleaciones de endurecimiento por precipitación; sin embargo, las aleaciones de solución sólida y las resistentes a la corrosión suelen requerir un tratamiento térmico posterior a la soldadura que debe realizarse bajo la supervisión de Haynes International.

Tratamiento térmico posterior a la soldadura

El tratamiento térmico posterior a la soldadura ayuda a mitigar los riesgos de fractura frágil y agrietamiento inducido por hidrógeno, que son particularmente frecuentes en áreas como los oleoductos. Además, los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura ayudan a garantizar propiedades mecánicas uniformes, reducen las deformaciones y mejoran la vida útil frente a la fatiga en condiciones de carga crítica.

La soldadura introduce altos niveles de hidrógeno en un material. Si la soldadura no se calienta y enfría de manera eficaz, este hidrógeno puede difundirse fuera de su espacio confinado y provocar fragilización o agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). El tratamiento térmico posterior a la soldadura permite que el hidrógeno se escape de manera segura, lo que reduce el riesgo de HIC.

El PWHT también se puede utilizar para mejorar la microestructura de las zonas de soldadura mediante procesos de templado y normalizado, lo que mejora la tenacidad y la resistencia a la corrosión bajo tensión en componentes de acero inoxidable, por ejemplo. Las fotografías SEM de muestras de NiTi soldadas con láser muestran cómo el tratamiento térmico produce precipitados más pequeños que aumentan la vida útil a fatiga [102]. El PWHT debe realizarse con cuidado para evitar deformaciones y un alivio desigual de tensiones, calentando y enfriando gradualmente las zonas de soldadura durante el tratamiento [103, 104].

Enfriamiento

El templado es el tratamiento térmico final antes de la soldadura. Este proceso enfría rápidamente el metal a temperaturas inferiores a su punto de inicio de martensita, lo que reduce la resistencia a la tracción y mejora la tenacidad.

Las velocidades de enfriamiento dependen del medio de enfriamiento elegido; el aire es un medio de enfriamiento muy utilizado, ya que es barato, no es inflamable y ofrece velocidades de enfriamiento rápidas; sin embargo, puede provocar deformaciones en las piezas metálicas y no es adecuado para la mayoría de las aleaciones.

El temple es un paso esencial para reducir las altas tensiones residuales dentro de la zona afectada por la soldadura (HAZ) de las tuberías soldadas por fusión. Un aumento en la concentración de tensiones residuales incrementa el riesgo de grietas en frío y grietas por fatiga; para mitigar este problema, el enfriamiento debe realizarse a una velocidad óptima que permita maximizar la disolución de los elementos de aleación en la solución sólida y, al mismo tiempo, minimizar la deformación y las tensiones residuales; esto requiere tanto un buen control del espesor como una especificación establecida de calificación del procedimiento de soldadura.